Name: studying brain function in children using magnetoencephalography
Uploaded: 2019-04-08T14:00:00
Duration: 8 min
Description: Watch this Scientific Journal Video about Studying Brain Function in Children Using Magnetoencephalography at JoVE.com

Эта работа была поддержана Австралийский исследовательский совет предоставляет CE110001021, DP170103148 и DP170102407. Он Вэй была поддержана стипендии исследований университета Маккуори (Ситовеечной, Ирис проекта: 9201501199). Ханна-Рапапорт поддержали правительство Австралии исследований учебная программа (RTP) и стипендию передового опыта исследований университета Маккуори (MQRES). Роберт А Симор был поддержан PhD стипендии от Aston University, Бирмингем, Великобритания и Университет Маккуори, Сидней, Австралия. Пол F. Sowman было поддержано национального здравоохранения и медицинских исследований Совета (1003760) и Австралийский исследовательский совет (DE130100868). Авторы признают сотрудничество с Канадзава института технологии и Yokogawa Electric Corporation в создании научно-исследовательская лаборатория Кит-Маккуори мозга.

Этот протокол исследования был одобрен Комитет по этике человеческой исследований университета Маккуори.
1. Мэг ознакомительные ресурсы
<ol><li>Предоставить ресурсы, чтобы узнать о Мег до посещения лаборатории Мэг, например детскую научной статьи7 , объясняя Мэг и MSR, история Совет подробно шаги, необходимые для завершения эксперимента Мэг семей (например, Дополнительная цифра 1 и Мэг информационный бюллетень для родителей или опекунов (например, дополнительный рисунок 2).</li>
</ol>2. Мэг ознакомительные сессии
Примечание: Ознакомительные сессии обычно длится 30 мин, включая введение в MSR (5 минут), практика оцифровку (5 мин) и Мэг тренажерной подготовки, включая практику экспериментальной задачи (20 мин). Проводить ознакомительные сессии от одного до семи дней до сбора данных.
<ol><li>
MSR введение
	<ol>
<li>Возьмите ребенка на экскурсию по MSR («космический корабль»), который оформлен в связанных с космосом стены искусства для укрепления Миссии тема космоса.</li>
		<li>Попросите ребенка, чтобы практиковать лежа обратно с головой в шлеме Дьюара.</li>
		<li>Расскажите ребенку лежать неподвижно, как возможно, чтобы корабль остается на курс и может достигать своей конечной цели.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Оцифровка:
	<ol>
<li>Сиденье ребенка на высоком стуле и подходят им с полиэфирной купальную шапочку («астронавт шлем»), содержащий пять катушек маркер. Адаптировать свободную шапки путем складывать вверх по бокам. Примечание: Катушек отправлять данные в группу отслеживания непрерывного движения.</li>
		<li>Разместите передатчик и три приемники вокруг шеи ребенка.</li>
		<li>Попросите ребенка, чтобы продемонстрировать свои лучшие позы «статуя» и предлагают частые положительное подкрепление, когда они остаются до сих пор. Примечание: Это служит для сведения к минимуму движения головы во время преобразования в цифровую форму, которая может нанести ущерб точности последующего совместного регистрации с Мэг датчики8.</li>
		<li>Используйте перо планшета (см. Таблицы материалы), чтобы записать позицию трех координатных точек (Насьон и слева и справа предварительно аурикулярных точек) и пяти маркер катушек, а также форма поверхности головы. Примечание: Эти данные используется для позднее определить положение головы ребенка по отношению к Мег датчиков.</li>
		<li>Удалите крышку, передатчик и трех приемников из шеи ребенка.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Мэг симулятор:
	<ol>
<li>Возьмите ребенка в комнату, жилье Мэг симулятор (см. Таблицу материалов и шаги 9 и 10 в дополнительных рис. 1), полноразмерная реплика Мэг системы. Мэг симулятор украшают пространство тематические стикеры и оснащен макет шлем Дьюар, кровать, поле кнопки и для визуальных дисплеев, экран расположен выше макет Дьюар</li>
		<li>Кратко опишите Мэг, сканирование процедуры (то есть, лежа еще и участвуя в практику экспериментальной задачи) через повествование о практике космической миссии.</li>
		<li>Соответствовать «астронавт шлем» ребенка — полиэстер купальную шапочку, который имеет детектор движения, придает на фронте (см. Таблицу материалы).</li>
		<li>Приглашаем детей лежат в тренажер и смотреть видео по их выбору. Если ребенок появляется нервной, сначала продемонстрировать экспериментальной процедуры с игрушкой. Примечание: Всякий раз, когда движения головы ребенка превышает заранее определенного порогового значения (например, 5 мм), система отслеживания движения (см. Таблицу материалы) автоматически поставить видео на паузу и подождать экспериментатор вручную перезапустить видео и восстановить базовые движения.</li>
		<li>Когда ребенок завершает эту часть тренажерной подготовки, давать ребенку с обучением на экспериментальной задачи, используя отдельный набор уникальных раздражителей.</li>
		<li>В конце задачи обучения предлагают ребенка сертификат подготовки космонавта.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. Мэг данных приобретение сессия
Примечание: Сессии приобретение данных обычно длится около 30 мин, включая оцифровки (5 мин), Настройка участник внутри MSR (5 мин) и сбора данных (примерно 20 минут, в зависимости от длины экспериментальная парадигма).
<ol><li>
Предварительные процедуры
	<ol>
<li>Проведение 30-к-60 s пустой комнате записи около 15 минут, прежде чем ребенок прибыл для выявления любых значительных внешних шумов, которое обнаруживается Мэг системы8.</li>
		<li>Когда ребенок приходит, подтвердить, что они не носить любой магнитный материал на их одежде или перевозки любого в их тела, как магнитные материалы могут искажать сигнал Мэг (см. Рисунок 1B в качестве примера сигнал шум благодаря металла на участник). Примечание: Если родитель или опекун желает сопровождать их ребенка внутри MSR, удаление магнитных материалов относится к ним тоже.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Оцифровка
	<ol>
<li>Проверьте, нужно ли ребенок ходить в туалет перед началом оцифровки, как после завершения шага дискретизации, колпачок нельзя удалить до завершения сессии приобретение Мэг.</li>
		<li>Повторите процедуру оцифровки, изложенные в предыдущем разделе «Мэг ознакомительные сессии». Примечание: Если колпачок движется более чем 5 мм на протяжении эксперимента, выполните второй оцифровки в конце эксперимента</li>
	</ol>
</li>
	<li>
MSR set-up
	<ol>
<li>Возьмите ребенка в MSR («космический корабль»). Примечание: Для этой процедуры требуются два исследователя — один для сопровождения ребенка внутри MSR как исследователь «помощник» (наряду с родитель или опекун, если это необходимо) и один для запуска сбора данных Мэг за пределами MSR как «главный исследователь». MSR set-up обычно занимает 5 минут.</li>
		<li>Настройка оборудования внутри MSR (ассистент-исследователь)<ol>
<li>Попросите ребенка, чтобы поместить их головы в шлем Дьюара.</li>
			<li>Убедитесь, что голова ребенка централизованно выравнивается, таким образом, что Корона головку как можно ближе к задней части шлема Дьюар без прикосновения.</li>
			<li>Убедитесь, что ребенок не комфортно, спокойно и остается по-прежнему, как возможно во время записи Мэг.</li>
			<li>Во время настройки Держите ребенка развлекали, играя в видео по их выбору на экране выше Дьюара.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Настройка оборудования вне MSR (главный исследователь)<ol>
<li>Проводить измерения катушки предварительного experiment/Базовый маркер для записи начального головы позиция в отношении шлем Дьюара.</li>
			<li>Проведение совместного регистрации датчик массив, используя измерения катушки первоначальный маркер и оцифровывание данных форма головы и головы ребенка. Примечание: Эти подготовительные измерения включить визуальный осмотр головки внутри сосуда Дьюара для обеспечения, что голова ребенка правильно. Если эти условия не выполняются, пересмотреть позицию ребенка и проведения другой сопредседатель регистрации перед началом сбора данных.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Сбор данных
	<ol>
<li>Однажды удовлетворены головы позиция в отношении шлем Дьюар, начать запись Мэг и экспериментальных задач.</li>
		<li>Запись текущих движений головы с педиатрического Мэг программное обеспечение системы под названием реального времени руководитель движения (ReTHM)9.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Прекращение эксперимента
	<ol>
<li>По завершении экспериментальных задач отключите ReTHM и конец записи Мэг. Проведение измерения после эксперимента маркер катушки для измерения окончательный головы позиция в отношении шлем Дьюара. Примечание: Это измерение содержит простой визуальный осмотр общей головы движений во время эксперимента.</li>
		<li>Предлагаем ребенку подарок сумку («комплект астронавта») за их участие и вознаграждения семьи для своего времени и путевых расходов.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Baillet, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetoencephalography+for+brain+electrophysiology+and+imaging.">Magnetoencephalography for brain electrophysiology and imaging.</a> Nature Neuroscience. 20, 327-339 (2017).</li><li>Gaetz, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetoencephalography+for+clinical+pediatrics:+Recent+advances+in+hardware,+hethods,+and+clinical+applications.">Magnetoencephalography for clinical pediatrics: Recent advances in hardware, hethods, and clinical applications.</a> Journal of Pediatric Epilepsy. 04, 139-155 (2015).</li><li>Stolk, A., Todorovic, A., Schoffelen, J. -. M., Oostenveld, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Online+and+offline+tools+for+head+movement+compensation+in+MEG.">Online and offline tools for head movement compensation in MEG.</a> Neuroimage. 68, 39-48 (2013).</li><li>Tesan, G., Johnson, B. W., Reid, M., Thornton, R., Crain, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+Of+Neuromagnetic+brain+function+in+pre-school+children+with+custom+sized+MEG.">Measurement Of Neuromagnetic brain function in pre-school children with custom sized MEG.</a> Journal of Visualized Experiments. (36), 2923-2934 (2010).</li><li>Johnson, B. W., Crain, S., Thornton, R., Tesan, G., Reid, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+brain+function+in+pre-school+children+using+a+custom+sized+whole-head+MEG+sensor+array.">Measurement of brain function in pre-school children using a custom sized whole-head MEG sensor array.</a> Clinical Neurophysiology. 121, 340-349 (2010).</li><li>He, W., Brock, J., Johnson, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Face-sensitive+brain+responses+measured+from+a+four-year-old+child+with+a+custom-sized+child+MEG+system.">Face-sensitive brain responses measured from a four-year-old child with a custom-sized child MEG system.</a> Journal of Neuroscience Methods. 222, 213-217 (2014).</li><li>Brock, J., Sowman, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Meg+for+kids:+listening+to+your+brain+with+super-cool+SQUIDs.">Meg for kids: listening to your brain with super-cool SQUIDs.</a> Frontiers for Young Minds. 2, 10-13 (2014).</li><li>Gross, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Good+practice+for+conducting+and+reporting+MEG+research.">Good practice for conducting and reporting MEG research.</a> Neuroimage. 65, 349-363 (2013).</li><li>Oyama, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-Time+coil+position+monitoring+system+for+biomagnetic+measurements.">Real-Time coil position monitoring system for biomagnetic measurements.</a> Physics Procedia. 36, 280-285 (2012).</li><li>de Cheveign&#233;, A., Simon, J. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Denoising+based+on+spatial+filtering.">Denoising based on spatial filtering.</a> Journal of Neuroscience Methods. 171, 331-339 (2008).</li><li>Cheyne, D., Jobst, C., Tesan, G., Crain, S., Johnson, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Movement-related+neuromagnetic+fields+in+preschool+age+children.">Movement-related neuromagnetic fields in preschool age children.</a> Human Brain Mapping. 35, 4858-4875 (2014).</li><li>N&#228;&#228;t&#228;nen, R., Pakarinen, S., Rinne, T., Takegata, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+mismatch+negativity+(MMN):+towards+the+optimal+paradigm.">The mismatch negativity (MMN): towards the optimal paradigm.</a> Clinical Neurophysiology. 115, 140-144 (2004).</li><li>He, W., Brock, J., Johnson, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Face+processing+in+the+brains+of+pre-school+aged+children+measured+with+MEG.">Face processing in the brains of pre-school aged children measured with MEG.</a> Neuroimage. 106, 317-327 (2015).</li><li>Wehner, D. T., H&#228;m&#228;l&#228;inen, M. S., Mody, M., Ahlfors, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Head+movements+of+children+in+MEG:+quantification,+effects+on+source+estimation,+and+compensation.">Head movements of children in MEG: quantification, effects on source estimation, and compensation.</a> Neuroimage. 40, 541-550 (2008).</li></ol>

Авторы не имеют ничего сообщать.

В последние годы Мэг был создан как ценный неинвазивные нейровизуализации техника для изучения нейронных механизмов, лежащих в основе развития мозга1. Однако движения головы в сканер представляют пресловутый барьер для получения хорошего качества данных Мэг, особенно при оценке педиатрической населения. Для преодоления этой проблемы, эта статья представил педиатрических Мэг исследовательский протокол, который опирается на процедуры, изложенные в предыдущем документе от KIT-Маккуори мозга научно-исследовательская лаборатория 4.
Критических процедуры включают в себя (1) предоставление детям с Мэг ознакомительные ресурсы, от которых они могут узнать о Мег эксперимент до посещения лаборатории, которые включают в себя детскую исследования статьи7 объясняя Мэг системы и Экранирование номер (MSR), доски рассказа с изложением 10 простых шагов для завершения эксперимента Мэг (дополнительная цифра 1) и Мэг информационный бюллетень для родителей и воспитателей (дополнительная цифра 2); (2) предшествующей сессии приобретение Мэг с ознакомительные сессии, которой дети знакомы с процедурами, Мэг и обучены держать их головы до сих пор пока лежал внутри симулятор МГООС; (3) с помощью пассивной или «gamified» экспериментальных парадигм для сведения к минимуму движения головы из-за скуки и беспокойства; и (4) отслеживания текущих движений головы во время сбора данных через Интернет с помощью системы реального времени руководитель движения (ReTHM)9. Данные, полученные от ReTHM может использоваться для проведения автономных коррекции артефактов движения головы, когда Предварительная обработка данных Мэг.
Приобретение высококачественных Мэг данных критически зависит от ребенка, чувствуя в покое в среде Роман Мэг. Чтобы способствовать чувство легкости, исследователи предлагается посвятить время ознакомления детей и их семей с Мэг окружающей среды и процедур до начала сбора данных. Это может быть достигнуто путем предлагать детям и их родителям Мэг ресурсов, которые объясняют Мэг процедуры простым, доступным языком. Кроме того семьи могут приглашение посетить Мэг лаборатории перед сессией приобретение данных для удовлетворения исследователи и практики Мэг процедуры тестирования. Путем обучения на тренажере Мэг, дети учатся неявно важность сохранения их головы до сих пор пока лежал в МГООС. В то время как Мэг ознакомления требует как исследователей, так и семьям посвятить дополнительное время для процесса сбора данных, преимущества улучшения качества данных Мэг, а так же минимизировать время и стоимость проведения последующих Мэг данных приобретение сессий, пожалуй, перевешивает этот недостаток. Кроме того производительности и соответствия ознакомительные сессии может использоваться для указать, является ли ребенок или пригласить обратно для сеанса приобретение фактических данных Мэг не подходит.
Чтобы свести к минимуму движения головой в сканер из-за беспокойства, предпочтительно использовать пассивный экспериментальной парадигмы, которая не требует инструкций, открытой внимания или активное участие. Например надежная вызвал ответ можно получить с слуховой чудак парадигмы12, которой участник пассивно прослушивает последовательность слуховой тонов время развлекали немого видео. Для исследований, требующих открытой реакции исследователь следует стремиться внедрять экспериментальные задачи в привлечение игра стиле парадигмы11. Это улучшает сотрудничество и уменьшает беспокойство во время задачи. В визуальные эксперименты использование Мег совместимых глаз трекер влечет за собой немного дополнительной настройки времени, но необходимости в обеспечении того, что дети зациклена на позиции визуальный стимул13.
Любые остаточные движения головы артефакты могут быть исправлены для использования в реальном времени движения головы отслеживания. Например, данные, полученные от ReTHM можно в файле записи Мэг и используется для компенсации движения головы во время сбора данных таким образом, что голова к датчик локализации могут быть восстановлены до уровня до движения для оптимального источника реконструкция, которая имеет важное значение для последующих исходного уровня данных анализирует14.
Осуществление этого протокола стремится улучшить качество педиатрической Мэг данных, свести к минимуму участник отсева в продольных исследований и обеспечить, чтобы семьи имели приятный опыт участия исследований Мэг, с главной целью улучшение нашего понимания раннего развития мозга в типичные и нетипичные популяциях.

Магнитоэнцефалография (Мэг) является Неинвазивная функциональная нейровизуализации техника, который измеряет магнитные поля, производимые электрическую активность мозга человека1,2. Мег предлагает отличные временным разрешением и превосходной пространственное разрешение, по сравнению с электроэнцефалографии (ЭЭГ) из-за отсутствия сигнала, размазывая из биологических тканей между источниками мозга и датчики. Кроме того Мэг не предполагает воздействия громких звуков, радиации или магнитные поля. Время быстрого и участники могут сопровождаться родителя или опекуна на протяжении тестирования. Взятые вместе, эти особенности делают Мэг перспективным инструментом для исследования развития типичные и нетипичные мозга в2маленьких детей.
Для измерения реакции мозга с помощью Мэг, участники исследования должны вставить их головы в шлем жилья массив фиксированной длины сверхпроводящих датчиков. Важно, что участники держит их головы по-прежнему на протяжении МГООС записи, как изменения в положении головы по отношению к датчики оба ухудшить распределение сигнал neuromagnetic и затрудняют точный источник оценки. Неточные источник оценки неизбежно приводит к неточные статистические выводы в источник питания, функциональные связи и анализа сети3.
Сведение к минимуму движения головы может быть особенно сложным во время педиатрических Мэг оценки для целого ряда причин. Во-первых оценки детей младшего возраста в системе взрослого Мэг проблематично, как детские головы гораздо меньше, чем у взрослых, и увеличение пространства между шлем и головы ребенка позволяет произвольные движения головой. Во-вторых, Роман окружающей среды Мег — большой машины запирают безоконных магнитно экранированные комнаты — может быть пугающим для детей младшего возраста, и движения головы может быть следствием волнений. В-третьих без подготовки, дети могут не в полной мере понять или соблюдать требования остаться еще на продолжительность эксперимента. Наконец дети имеют ограниченные возможности для терпеть скуки может оказаться что некоторые эксперименты, Мэг слишком долго или утомительным, что приводит к restlessness и руководитель движения артефактов.
Чтобы решить давнюю проблему движения головы в педиатрических исследованиях Мэг, эта статья представляет последние аппаратные и методологические достижения, реализованные в детскую Мэг протокол, используемый в (комплект-Маккуори мозга научно-исследовательская лаборатория Университет Маккуори, Сидней, Австралия). Как указано в предыдущем документе из этой лаборатории4, проблемы, связанные с использованием свободную взрослого размера шлема Дьюар были рассмотрены, установив мир первый, целом глава педиатрического Мэг системы с заказ шлем Дьюар лучше подходят руководители детей младшего возраста от приблизительно трех шести лет. Эта адаптация оборудования улучшает отношение сигнал шум, как датчики являются физически ближе, в среднем,5,головы ребенка6. Совсем недавно, Комплект-Маккуори мозга научно-исследовательская лаборатория разработала несколько новых и новаторских процедур для преодоления вышеупомянутых предшественников движения головы и тем самым повышения качества данных.
Все процедуры в этом протоколе описаны через повествование, в котором участник ребенок активно участвует в «астронавт космической миссии». Это повествование гарантирует, что ребенка Мэг исследовательский опыт не только менее пугающим, но тоже интересно. Внедрение этих процедур в детскую Мэг протокол имеет важное значение для повышения качества данных, минимизации участник отсева в продольных исследований и обеспечение семей имеют положительный опыт в их участия исследований.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1073px;" width="1074">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">5 marker Coil set</td>
			<td style="width:505px;">Kanazawa Institute of Technology (KIT) and Yokogawa Electric Corporation, Japan</td>
			<td style="width:119px;">PQ11MKA</td>
			<td style="width:235px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">Fastrak Digitizer &#8211; 3D</td>
			<td style="width:505px;">Polhemus Cochester, VT, USA</td>
			<td style="width:119px;">1A0383-001</td>
			<td>Pen digitizer</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">Magnetoencephalography (MEG)</td>
			<td style="width:505px;">Kanazawa Institute of Technology (KIT) and Yokogawa Electric Corporation, Japan</td>
			<td style="width:119px;">PQ1160C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">MEG simulator</td>
			<td style="width:505px;">Fino, NSW, Australia</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">MoTrack system</td>
			<td>Psychological Software Tools, PA, USA</td>
			<td style="width:119px;">MTK-09314-1307</td>
			<td>Motion tracking system</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">Polyester caps</td>
			<td style="width:505px;">Speedo</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td>product code: SPE11733.435</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

studying brain function in children using magnetoencephalography

Магнитоэнцефалография (Мэг) является методом неинвазивной нейровизуализации, непосредственно измеряет магнитные поля, производимые электрическую активность мозга человека. Мэг, тихий и менее вероятно побудить клаустрофобии, по сравнению с магнитно-резонансная томография (МРТ). Поэтому он является перспективным инструментом для исследования мозга у детей младшего возраста. Однако анализ данных Мэг из педиатрической населения часто осложняется артефакты движения головы, которые возникают вследствие требование для пространственно Исправлена сенсоров, что не прикреплена голова ребенка. Сведение к минимуму движения головы во время сессий Мег может быть особенно сложным, как маленьких детей зачастую не могут оставаться еще во время экспериментальных задач. Здесь представлены протокол стремится уменьшить артефакты движения головы во время педиатрических Мэг сканирование. До посещения лаборатории Мэг, семей обеспечены ресурсами, которые объясняют системы Мэг и экспериментальной процедуры простым, доступным языком. Мэг ознакомительные сессии проводится, во время которого дети знакомятся с исследователями и Мэг процедур. Затем они обучены держать голову еще в то время, как лежал внутри симулятор Мэг. Чтобы помочь детям чувствовать себя непринужденно в романе Мэг окружающей среды, все процедуры описаны через повествование космической миссии. Для сведения к минимуму движения головы из-за беспокойства, дети обучаются и оценены с использованием весело и привлечение экспериментальных парадигм. Кроме того Детская остаточных движения головы артефакты компенсируются во время сессии сбора данных, с помощью реального времени движения головы, системы слежения. Реализация этих ориентированных на детей процедур имеет важное значение для повышения качества данных, минимизации участник отсева в продольных исследований и обеспечение семей имеют положительные исследований опыт.

Общие Магнитоэнцефалография сигналы Общие Мэг сигналы будут отображены на рисунке 1, включая нормальное Мэг сигнал (рис. 1А), а также Мэг сигнал шум благодаря металла на участника (рис. 1Б), в этом случае разблокировать датчики, открыть дверцу MSR и Попросите участников для удаления любых металлов из их тела, а затем взять металлический объект из MSR и выполнить авто tune до повторения процедуры, изложенные в разделе 3.5; помехи от электронное устройство (рис. 1C, чаще всего с мобильного телефона), в котором случае очередь с любых электронных устройств или переместить их от MSR; загибаемым челюсти (рис. 1D), в этом случае напомнить участникам расслабиться их челюсти в течение всего Мэг записи; Альфа-волны (Рисунок 1E; определяются непрерывной волны 8-12 в интервале 1 s), в этом случае убедитесь, что участник не спит (это прекрасно, чтобы продолжить, если они просыпаются); и захваченных магнитного потока (рис. 1F); в этом случае разблокировать датчиков и включите катушки нагреватели 5 мин. Если поток сохраняется после последующих-автотюнинг, Марк пострадавших канала для удаления из последующего анализа данных.
Глава движения во время сбора данных Педиатрическая Мэг данные до и после коррекции ReTHM отображается на рисунке 2. Данные были собраны из трех летний мальчик, который пассивно слушал слуховые сигналы для 15 мин данных был де шумами10, полосовая фильтрация11 (1-15 Гц), базовый исправлены и в среднем. Корень значит квадрат (RMS) магнитные волны (в правой колонке) были рассчитаны от всех датчиков. Усредненные движения головы в сканер были 44.3 мм. Как видно, ReTHM компенсацию за артефактов, связанных с движением, что приводит к более фокуса isofield контурные карты (на пике RMS сигналов; (A), менее искаженной RMS магнитные волны (B) и более значимые реконструкция источник (C) в двусторонних слуховой лопастями.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58909/58909fig1.jpg"> Рисунок 1 : Примеры общих сигналов Мэг. (A) нормальный Мэг сигнал. (B-F) Мэг сигнал шум благодаря металла (B) на участника (в частности, шума, вызванного небольшой пряжки на ремень синглетно), (C) помехи от электронное устройство, (D) загибаемым челюсть, Альфа-волны (E) и (F) ловушке магнитного потока. Для панелей, C, E и F, шкала времени на оси x находится в 10-секундные интервалы, и амплитуда шкалы на оси y 32768 А/д <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58909/58909fig1large.jpg" target="_blank">пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58909/58909fig2.jpg"> Рисунок 2 . Педиатрическая Мэг данные до и после коррекции реального времени руководитель движения (ReTHM). Данных была собрана из трех летний мальчик, который пассивно слушал слуховые сигналы для 15 мин средняя сканера движения головы были 44.3 mm. (A) более целенаправленной isofield контурные карты на пике сигналов Среднее квадратическое (RMS); (B) менее искаженной RMS магнитные волны и (C) более значимый источник реконструкции в двусторонних слуховой лопастями выявлены после коррекции ReTHM. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58909/58909fig2large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Supplementary Figure 1" src="/files/ftp_upload/58909/58909supfig1.jpg"> Дополнительные рисунок 1: История доска изложением 10 простых шагов для завершения «обучение астронавт» (то есть, Мэг эксперимент). Это отправляется в семей до посещения Мэг лаборатории для того, чтобы направлять детей ожидания для приобретения сессии, а также построить волнение в ожидании «астронавт обучения». На день приобретения данных дети следовать за историей в ходе эксперимента и собирать марки после завершения каждого шага. Фотографии, воспроизводится с сообщил письменного согласия родителей. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58909/58909supfig1large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Supplementary Figure 2" src="/files/ftp_upload/58909/58909supfig2v2.jpg"> Дополнительный рисунок 2: Мэг информационный бюллетень для родителей или опекунов, объясняя Мэг, MSR, что ожидать на день приобретения данных и что надеть. Фотография, воспроизводится с сообщил письменного согласия родителей. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58909/58909supfig2v2large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Studying Brain Function in Children Using Magnetoencephalography at JoVE.com

Studying Brain Function in Children Using Magnetoencephalography

Изучение функций мозга у детей с помощью Магнитоэнцефалография

Эта статья знакомит детей исследовательский протокол, призванных улучшить качество данных путем уменьшения движения головы во время педиатрических Магнитоэнцефалография (Мэг). Мы ознакомления семей с Мэг среды, обучать детей остаются по-прежнему с использованием тренажера Мэг, и исправить для остаточного движения головы артефактов с помощью системы обнаружения реального времени движения головы.

Magnetoencephalography (MEG) is a non-invasive neuroimaging technique which directly measures magnetic fields produced by the electrical activity of the ...

Детские данные МЭГ часто осложняются артефактами движения головы. Этот новый протокол предлагает всеобъемлющую демонстрацию того, как мы уменьшаем движение головы при сборе данных MEG от маленьких детей. Внедрение процедур для детей, изложенных в нашем протоколе, имеет важное значение для улучшения качества данных, сведения к минимуму продольных исследований уровня убыли участников и обеспечения того, чтобы семьи имеют положительный опыт участия в исследованиях.Этот протокол может применяться при оценке маленьких детей с другими нейровизуаляцией систем, таких как МРТ или ПЭТ, где снижение движения головы во время сканирования также имеет решающее значение для качества данных. Чтобы начать эту процедуру, предоставить семьям ресурсы, чтобы узнать о магнитоэнцефалографии, или МЭГ, до посещения лаборатории МЭГ, таких как раскадровка подробно шаги, связанные с завершением эксперимента МЭГ и meG информационный лист для родителей или воспитателей. Впоследствии возьмите ребенка на экскурсию по магнитно-экранной комнате, или MSR, жилье детской системы МЭГ, которая оформлена в пространстве, связанных с настенным искусством, чтобы укрепить тему космической миссии.Попросите ребенка попрактиковаться в том, чтобы он лежал с головой в двери шлема. Затем скажите ребенку лежать как можно дальше, чтобы космический корабль оставался на курсе и мог добраться до конечного пункта назначения. Для оцифровки, навейте ребенка сидеть на высоком стуле и поместить их с полиэстером плавательный колпачок, содержащий пять маркерных катушек, которые отправляют данные в непрерывное устройство отслеживания движения.Адаптируйте свободные фитинги, складывая стороны. Поместите передатчик и три приемника на шею ребенка. Попросите ребенка продемонстрировать свою лучшую позу статуи и предложить частое положительное подкрепление, пока они остаются на месте.Это помогает свести к минимуму движение головы во время оцифровки, что может поставить под угрозу точность последующей корегистрации между головой ребенка и датчиками MEG. Используйте оцифровка пера для записи положения трех фидуциальных точек и пяти маркерных катушек, а также формы поверхности головы. Эти данные используются для более поздней определения положения головы ребенка по отношению к датчикам МЭГ.В конце процедуры снимите крышку, передатчик и три приемника с шеи ребенка. Затем отведайте ребенка в комнату, где находится тренажер MEG, полноразмерная копия системы MEG. Тренажер MEG украшен наклейками на космическую и оснащен макетной дверью шлема, кроватью, кнопой- коробкой, а для визуальных дисплеев экран расположен над макетной дверью.Кратко опишите процедуры сканирования МЭГ через повествование о практической космической миссии. Если ребенок нервничает, сначала продемонстрируйте экспериментальные процедуры с помощью игрушка. Fit ребенка с астронавтом шлем, полиэстер плавательный колпачок, который имеет детектор движения прилагается на фронте.Предложите ребенку лечь в симулятор и посмотреть видео по своему выбору. Всякий раз, когда движение головы ребенка превышает заданный порог, система отслеживания движения автоматически приостанавливает видео и ждет, пока экспериментатор вручную перезапустит видео и восстановит базовый уровень движения. Когда ребенок завершит эту часть тренировки тренажера, предоставьте им обучение по экспериментальной задаче с помощью отдельного набора уникальных стимулов.В конце тренировки предлагаю ребенку сертификат на обучение космонавтов. Когда ребенок прибывает, подтвердите, что он не носит магнитного материала на одежде или теле, так как магнитные материалы могут исказить сигнал MEG. Затем повторите процедуру оцифровки, изложенную ранее на сессии ознакомляться с МЭГ.Впоследствии отвезти ребенка в СКР. Два исследователя необходимы для этой процедуры, один для сопровождения ребенка внутри MSR в качестве помощника исследователя, а другой для запуска MEG получения данных за пределами MSR в качестве основного исследователя. Установка MSR обычно занимает пять минут.Внутри MSR попросите ребенка поместить голову в дверь шлема. Убедитесь, что голова ребенка централизованно выровнена, так что корона головы как можно ближе к задней части двери шлема, не касаясь его. Убедитесь, что ребенок комфортно, расслабленной, и остается как можно ближе для записи MEG.При настройке оборудования, держать ребенка развлекали, играя видео по своему выбору на экране над дверью. Вне MSR, провести предварительный эксперимент базовый маркер катушки измерения для записи первоначального положения головы в отношении двери шлема. Затем проведите корегистрацию между головой ребенка и сенсорным массивом, используя как начальное измерение катушки маркера, так и данные оцифровки формы головы.Эти подготовительные измерения позволяют визуальный осмотр положения головы внутри двери, чтобы убедиться, что голова ребенка правильно расположен. Если эти условия не будут выполнены, перепозиционировать голову ребенка и провести другую корегистрацию перед началом сбора данных. После того, как удовлетворены положением головы по отношению к двери шлема, начать запись MEG и экспериментальное задание.Запись текущих движений головой с детской системой программного обеспечения MEG называется в режиме реального времени движения головы. В конце эксперимента предложите ребенку подарочный пакет для их участия и о вознаграждении семьи за время и путевые расходы. В этом эксперименте были собраны данные о трехлетнем мальчике, который пассивно слушал слуховые тона в течение 15 минут.Данные были де-ноуизированы, затем прошли фильтрацию, базовый уровень исправлен и усредовался. Корневые магнитные, или RMS, формы волн были вычислены со всех датчиков, а средние движения головы в сканере были 44,3 миллиметра. Как было продемонстрировано, движение головы в режиме реального времени компенсировало связанные с движением артефакты, что привело к увеличению фокусных контурных карт изофилда.Много искаженных магнитных волновых форм RMS и более значимая реконструкция источника в двусторонних слуховых долях. На протяжении всей процедуры тестирования, важно, чтобы построить отношения с ребенком, держать сессии весело и привлечения, и реагировать на любые признаки тревоги или беспокойства в ребенке. Обутовив детей держать голову еще во время детских записей МЭГ, мы улучшили качество наших данных MEG.Расширенные методы анализа теперь могут быть применены к этим данным. Детская МЭГ не только открывает окно для того, что происходит электрически в головном мозге, но и позволяет нам сопоставить определенные когнитивные функции на развивающийся мозг.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Studying Synaptic Vesicle Pools using Photoconversion of Styryl Dyes

Изучение Synaptic Бассейны пузырьков использованием фотопревращения стириловых красителей

The fusion of synaptic vesicles with the plasma membrane (exocytosis) is a required step in neurotransmitter release and neuronal communication. The ...

In utero Electroporation followed by Primary Neuronal Culture for Studying Gene Function in Subset of Cortical Neurons

In utero Electroporation followed by Primary Neuronal Culture for Studying Gene Function in Subset of Cortical Neurons

Внутриутробное Электропорация последующей первичной нейронов культуры для изучения функции генов в Подмножество корковых нейронов

In vitro study of primary neuronal cultures allows for quantitative analyses of neurite outgrowth. In order to study how genetic alterations affect ...

Assessment of Cerebral Lateralization in Children using Functional Transcranial Doppler Ultrasound (fTCD)

Assessment of Cerebral Lateralization in Children using Functional Transcranial Doppler Ultrasound fTCD

Оценка церебральной латерализации у детей с использованием функциональных транскраниальной ультразвуковой доплеровский (ЧВКУ)

There are many unanswered questions about cerebral lateralization.  In particular, it remains unclear which aspects of language and nonverbal ability are ...

Coherence between Brain Cortical Function and Neurocognitive Performance during Changed Gravity Conditions

Согласованность между функции коры головного мозга и Нейрокогнитивная Производительность при изменившихся условиях гравитации

Previous studies of cognitive, mental and/or motor processes during short-, medium- and long-term weightlessness have only been descriptive in nature, and ...

Mosaic Analysis of Gene Function in Postnatal Mouse Brain Development by Using Virus-based Cre Recombination

Мозаика Анализ функции генов в постнатальном развитии мозга мыши с помощью вирусов основан Cre Рекомбинация

Normal brain function relies not only on embryonic development when major neuronal pathways are established, but also on postnatal 
development when ...

In ovo Electroporation in Chick Midbrain for Studying Gene Function in Dopaminergic Neuron Development

In ovo Electroporation in Chick Midbrain for Studying Gene Function in Dopaminergic Neuron Development

В ово Электропорация в Chick мозга для изучения функции генов в развитии дофаминергической Нейрон

Dopaminergic neurons located in the ventral midbrain control movement, emotional behavior, and reward mechanisms1-3. The dysfunction of ventral midbrain ...

Functional Neuroimaging Using Ultrasonic Blood-brain Barrier Disruption and Manganese-enhanced MRI

Функциональные нейровизуализации с использованием ультразвуковых Гематоэнцефалический Разрушение барьеров и марганца-МРТ

Although mice are the dominant model system for studying the genetic and molecular underpinnings of neuroscience, functional neuroimaging in mice remains ...

Co-analysis of Brain Structure and Function using fMRI and Diffusion-weighted Imaging

Co-анализ структуры и функционирования мозга использованием МРТ и диффузно-взвешенных изображений

The study of complex computational systems is facilitated by network maps, such as circuit diagrams. Such mapping is particularly informative when ...

Local Application of Drugs to Study Nicotinic Acetylcholine Receptor Function in Mouse Brain Slices

Местное применение наркотиков по изучению никотиновых рецепторов ацетилхолина функции в срезах мозга мыши

Tobacco use leads to numerous health problems, including cancer, heart disease, emphysema, and stroke. Addiction to cigarette smoking is a prevalent ...

Imaging Serotonergic Fibers in the Mouse Spinal Cord Using the CLARITY/CUBIC Technique

Визуализация Серотонинергической волокон в спинном мозге мышей Использование Четкость / КУБИЧЕСКИЙ Техника

Long descending fibers to the spinal cord are essential for locomotion, pain perception, and other behaviors. The fiber termination pattern in the spinal ...